Сравнительный структурный и филогенетический анализ пластидных геномов в контексте общей эволюции трибы Loteae (Leguminosae)НИР

Comparative structural and phylogenetic analysis of plastid genomes in the context of the general evolution of the tribe Loteae (Leguminosae)

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Сравнительный структурный и филогенетический анализ пластидных геномов в контексте общей эволюции трибы Loteae (Leguminosae)
Результаты этапа: В 2023 г. мы получили и освоили достаточно репрезентативный материал, охватывающий разные эволюционные ветви трибы Loteae (как части, ранее относящейся к трибе Coronilleae, так и части, относящейся к трибе Loteae s.str.) и ее наиболее крупного рода Lotus. В теплице МГУ были посажены и выращивались 14 новых представителей трибы Loteae из родов Lotus, Acmispon, Dorycnium. Продолжено выращивание в теплице ранее посаженных многолетников из трибы Loteae: Lotus tenuis, Lotus pedunculatus, Lotus hirsutus, Lotus herbaceus, Lotus cytisoides, Anthyllis barba-jovis. В Крыму собран материал по двум видам Hippocrepis для молекулярных исследований. Проведены: выделение тотальной ДНК 15 образцов, ее фрагментация, подготовка библиотек для Illumina, секвенирование библиотек на платформе Illumina (11 образцов), сборка пластидных геномов 10 представителей трибы Loteae с применением программ SPAdes, IDBA и CLC. Также проведена сборка пластомов 3 видов Loteae из данных SRA-архивов Генбанка. К настоящему моменту у нас имеются 20 пластидных геномов, относящиеся к 20 видам из 6 родов трибы Loteae и два пластидных генома внешних групп (Sesbania cannabina и Robinia pseudoacacia). Из этих 22 пластидных геномов нами собраны 16 (Acmispon americanus, Acmispon glaber, Acmispon parviflorus, Anthyllis vulneraria, Dorycnium lagunae, Hippocrepis ciliata, Hippocrepis emerus, Lotus conjugatus, Lotus dorycnium ss. herbaceus, Lotus graecus, Lotus hirsutus Lotus ornithopodioides, Lotus palustris, Lotus tetragonolobus, Ornithopus perpusillus, Robinia pseudoacacia), а геномы шести представителей (Sesbania cannabina, Anthyllis barba jovis, Coronilla valentina, Securigera varia, Lotus japonicus, Lotus corniculatus) взяты из Генбанка. Часть геномов требует досеквенирования или ресеквенирования, однако уже на имеющемся материале можно обобщить полученные результаты и сделать предварительные заключения. Пластомы трибы Loteae имеют консервативную структуру, в отличие от пластомов ближайших родственных групп (Robinia и Sesbania), характеризующихся наличием крупных перестроек: 36 kb инверсия в большой однокопийной области у Robinia и 50 kb реверсия в этой же области у Sesbania. Таких крупных перестроек у представителей Loteae не выявлено, хотя и обнаружены мелкие перестройки пластома. Однако, полногеномные пластидные данные показали хороший филогенетический сигнал, позволивший разрешить взаимоотношения между крупными ветвями, характеризующими роды трибы, что не позволял анализ по одному (хоть и очень информативному) пластидному участку psbA-trnH. В байесовском филогенетическом анализе по psbA-trnH ветви (Anthyllis+Antopetitia), (Scorpiurus+Hippocrepis+Podolotus+Coronilla) и (остальные роды трибы) не имели высокой поддержки и образовывали политомию. В аналогичном анализе по полным пластидным геномам все крупные ветви имеют максимальную поддержку и четко виден порядок дивергенции, при котором первой группой, отходящей от ствола трибы, является клада Hippocrepis, за которой отходят последовательно клада Coronilla, затем клада Anthyllis, а уже потом клада остальных родов трибы. В 2023 г. мы также провели филогенетический анализ рода Lotus с расширенной представленностью всех известных видов группы Lotus angustissimus. Группа Lotus angustissimus является одним из примеров очевидных противоречий между молекулярными и морфологическими данными. Она включает от шести до восьми преимущественно однолетних видов, относящихся к секции Lotus рода Lotus. Центром видового разнообразия этой группы является Средиземноморье. Филогенетический анализ проводился отдельно с использованием ядерного маркера nrITS и набора пластидных ДНК-маркеров (trnL-F, rps16, psbA-trnH). Результаты филогенетического анализа сопоставлены с данными традиционной таксономии группы. Наши результаты продемонстрировали немонофилетическую природу группы Lotus angustissimus. Кроме того, топологии nrITS и пластидного дерева были неконгруэнтны друг другу как в байесовском, так и в ML-анализе. Важными результатами, полученными в этом исследовании, являются: (1) Генетическая и географическая дифференциация в широтном направлении (между Lotus praetermissus и L. angustissimus) и в долготном направлении среди близкородственных образцов, идентифицированных как L. castellanus, L. lourdes-santiagoi и L. palustris; (2) тесные генетические связи между анатолийским эндемичным видом Lotus macrotrichus и видом L. praetermissus из Восточной Европы и Центральной Азии; (3) гибридная природа Lotus subbiflorus и его предполагаемый родительский вид по мужской линии L. parviflorus. Эти результаты обсуждены в контексте морфологии, биогеографии и таксономии. По результатам, полученным по группе Lotus angustissimus, подготовлена и сдана в печать статья в журнал Plants (MDPI: Tatiana E. Kramina, Tamerlan R. Hadziev and Tahir H. Samigullin. The Lotus angustissumus group (Leguminosae): can phylogenetic patterns be accommodated by a taxonomic concept?
2 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Сравнительный структурный и филогенетический анализ пластидных геномов в контексте общей эволюции трибы Loteae (Leguminosae)
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".